Ми-2. Вертолет-универсал

 

История создания вертолета Ми-2, написанная М. Л. Милем:

«Наше авиационное конструкторское бюро было организовано двадцать лет тому назад для создания трехместного вертолета одновинтовой схемы. Этой машине, названной впоследствии Ми-1, посчастливилось стать первым советским серийным вертолетом. На Ми-1 был установлен двигатель АИ-26ГРФ мощностью 575 л. с., сконструированный коллективом, которым руководит А. Г. Ивченко.

Самолет поднимается в воздух на значительной скорости, набранной при разгоне по земле. Вертолет же должен взлетать без разбега, при нулевой скорости. Значит, самолету требуется намного меньшая мощность на единицу веса, чем вертолету. Вот почему вертолет, пригодный для практического использования, то есть имеющий существенную полезную нагрузку, появился гораздо позже самолета. Именно тогда, когда авиационные двигатели достигли определенного совершенства.

У вертолета тяга несущего воздушного винта в равной степени зависит как от его диаметра, так и от мощности двигателя. Вес двигателя и трансмиссии прямо пропорционален мощности. А тяга винта с повышением мощности возрастает лишь в степени 3. И хотя повышение мощности приводит к росту подъемной силы, вес конструкции возрастает в большей мере. В результате весовая отдача машины снижается. То же самое происходит и в случае увеличения диаметра несущего винта.

Двигатель и трансмиссия вертолета Ми-1 составляли 25 процентов веса машины, несущий винт — 12. Поэтому необходимую тягу старались получить прежде всего за счет размеров винта, а не за счет повышения мощности двигателя, Приходилось, как тогда говорили, «летать на винте». Да так, впрочем, в основном на крыльях летали и первые самолеты. Позволить себе большую нагрузку на площадь крыла и, следовательно, большую скорость полета можно было только с появлением новых авиационных двигателей. Причем не столько более мощных, сколько, и это главное, имеющих меньший вес на одну лошадиную силу мощности.

Нетрудно догадаться, что создание турбовинтовых двигателей с удельным весом, в два-три раза меньшим по сравнению с поршневыми, должно было произвести в вертолетостроении революцию. Даже более бурную, чем в самолетостроении. Наша машина Ми-6, поднявшаяся в воздух в 1957 году, оказалась первым вертолетом, оснащенным двумя газотурбинными двигателями со свободными турбинами. Модификации Ми-6, вертолету Ми-10, принадлежит абсолютный мировой рекорд грузоподъемности — 25 000 килограммов. Конструирование такого вертолета весом 40 тонн с силовой установкой мощностью в 11 тысяч л. с. на базе поршневых двигателей было бы просто невозможно.

Весовая отдача — отношение полезной нагрузки к весу аппарата — да еще скорость полета — это основа рентабельности транспортной машины. Ясно было, что применение турбовинтовых двигателей вместо поршневых сможет поднять отношение полезной нагрузки к весу машины вдвое, а скорость полета увеличить в полтора раза. Если считать, что стоимость вертолета и его ремонтов пропорциональна весу машины, то естественно ожидать уменьшения основных амортизационных расходов по меньшей мере втрое. Эти соображения и повлекли за собой модификацию вертолета Ми-1.

На Ми-2 мы решили установить два газотурбинных двигателя конструкции С. П. Изотова. Развивая суммарную мощность в 800 л. с., они оба весят вдвое меньше одного 575-сильного поршневого двигателя вертолета Ми-1. Только разница в весе позволяла удвоить число пассажиров — вместо трех брать на борт шесть человек. А предстояло еще реализовать и дополнительную мощность.

Все, что было сказано ранее о выборе рациональной нагрузки на квадратный метр ометаемой винтом площади в зависимости от удельного веса двигателя, верно и в данном случае. Более легкие двигатели позволили повысить нагрузку на площадь винта. Открылась возможность увеличить полетный вес нового вертолета, сохранив неизменным диаметр несущего винта и опыт его налаженного серийного производства.

К тому периоду количество вертолетов Ми-1 в стране измерялось тысячами. Примерно треть их была занята на сезонных авиационно-химических работах — в садах и на виноградниках. А зимой, чтобы вертолеты не простаивали, им надо было изыскивать специальные задания. Обычная же перевозка пассажиров или груза на трехместной машине нерентабельна. Поэтому мы задумывали Ми-2 как многоцелевой вертолет — сельскохозяйственный, пассажирский и санитарно-транспортный. Сельскохозяйственное оборудование надо было делать навесным, чтобы переоснащение машины в любой из этих вариантов не занимало более двух часов.

Известно, что вертолет управляется с помощью отклонения равнодействующей подъемной силы относительно центра тяжести аппарата. Допустимые углы отклонения равнодействующей ограничены. Следовательно, ограничено перемещение центра тяжести, вызываемое изменениями расположения и величины полезной нагрузки вертолета. Как же разместить в маленьком аппарате от одного до восьми пассажиров и таким образом, чтобы центровка во всех случаях находилась в пределах нормы? Для вертолетов этот компоновочный вопрос всегда был очень острым.

Вынужденно длинный хвост одновинтового вертолета увенчивается хвостовым винтом. Он уравновешивает реактивный момент несущего винта. Уравновешивание достигается либо вынесенной вперед кабиной пилота и грузовой кабиной, когда силовая установка размещена сзади, либо, кроме того, и самими двигателями, если они впереди несущего винта.

Допустим, двигатели расположены позади оси несущего винта, тогда центр грузовой кабины окажется впереди центра тяжести. И изменение полезной нагрузки неминуемо отразится на центровке. Чтобы она была постоянной, конструктор вынужден сокращать протяженность кабины и размещать пассажиров не вдоль, а поперек фюзеляжа. Так скомпонован, например, американский вертолет «Белл-Ирокез» с двигателем мощностью 1100 л. с. Пассажиры сидят в кабине в два ряда, по четыре и пять человек в ряд, что не совсем удобно в эксплуатации.

Компоновка Ми-2 строилась нами по другому принципу. Еще раньше на вертолете Ми-6 мы не только поместили двигатели впереди, но и вынесли их с помощью трехметровых трансмиссионных валов далеко вперед. Это дало возможность расположить центр длинной, 12-метровой, грузовой кабины под центром тяжести аппарата. Точно так же размещены двигатели на вертолете Ми-2.

Установка двух двигателей значительно повышает безопасность полетов: в случае отказа одного из них на взлетном режиме с нормальным полетным весом можно продолжать горизонтальный полет. При этом обеспечивается автоматический перевод работающего двигателя на повышенный режим.

Развив пол в средней части фюзеляжа, мы образовали кессон, который одновременно служит опорой для шасси, контейнером мягкого бака для топлива и сиденьем для пассажиров. Они располагаются по обе стороны кессона по трое, спиной друг к другу, седьмой пассажир находится рядом с пилотом, а восьмой — у задней стенки. При такой компоновке центровка в любом варианте загрузки практически не изменяется от начала до конца полета.

Откинутые сиденья вместе с поверхностью топливного бака, представляющей собой трехслойную плиту с сотовым заполнителем, могут составить широкую платформу. Она размещается строго в центре тяжести аппарата и приспособлена для груза весом до 10ОО килограммов, в том числе для бочек с дополнительным топливом. Баки для химикатов навешиваются по бортам вертолета. Это позволяет сохранить нетронутой пассажирскую или грузовую кабину при переоборудовании Ми-2 в сельскохозяйственный вариант.

Фюзеляж вертолета сделан из клеесварных дюралюминиевых панелей.

Втулка несущего винта, разработанная под руководством инженера М. А. Лейканда, имеет гидравлические демпферы колебаний лопастей в плоскости вращения вместо фрикционных, как было на Ми-1. Это упрощает эксплуатацию, потому что гидравлические демпферы не приходится регулировать перед полетом. Кроме того, гарантируется меньшая восприимчивость машины к земному резонансу и исключается самозатягивание, которое при фрикционных демпферах могло приводить к неприятным последствиям.

Лопасти несущего винта в плане прямоугольной формы. Изготавливаются они целиком из легких сплавов и состоят из прессованного силового элемента-лонжерона и хвостовых частей в виде блоков из алюминиевых сот, собранных на клею. На носке каждой лопасти приклеена панель электротепловой антиобледенительной системы, питаемой от генератора переменного тока мощностью в девять киловатт. Вся сборка проводится без болтов или заклепок на новом отечественном клее для металла типа ВК-3. Прочность соединения — 250 килограммов на квадратный сантиметр. Такая конструкция обеспечивает безотказную работу лопастей в течение 2000 летных часов. Специальный сигнализатор контролирует появление в лонжеронах металлургических, или усталостных, трещин.

В системе управления несущим винтом применены три гидроусилителя для наклона тарелки автомата перекоса в продольном и поперечном направлениях и для изменения общего шага. Рабочая жидкость в усилители поступает от автономного гидроблока, установленного на приводе главного редуктора. Этим гарантируется их работа даже при спуске вертолета на режиме самовращения несущего винта с обоими неработающими двигателями.

Вертолет обладает высокой динамической устойчивостью, так как на нем применены необратимые гидроусилители и легкие загрузочные пружины в системе управления циклическим шагом. Автомат оборотов несущего винта обеспечивает синхронность работы двигателей и освобождает летчика от необходимости постоянно работать коррекцией.

Система отопления и вентиляции очень проста. Небольшой вентилятор нагнетает свежий атмосферный воздух в кабину через теплообменники. Если они не включены, то система работает на режиме вентиляции.

Но вот сквозь внутренние каналы теплообменников из компрессоров двигателей пропускается в атмосферу горячий воздух. Он нагревает в «чистых» каналах теплообменников вентиляционный воздух, который несет тепло в кабину.

Трансмиссия вертолета передает мощность от свободных турбин двигателей к несущему и хвостовому винтам, к вентилятору охлаждения силовой установки и приводам агрегатов, установленных на главном редукторе. Состоит трансмиссия из главного, промежуточного и хвостового редукторов и валов. Последние соединяют двигатель с главным редуктором, а главный — с промежуточным и хвостовым. Рама крепления главного редуктора к фюзеляжу отштампована из дюралюминия. Набор шестерен редукторов составлен из аналогичных деталей вертолета Ми-1, освоенных промышленностью. Трансмиссия и редукторы спроектированы коллективом конструкторов.

Емкость основного топливного бака вертолета 600 литров. В перегоночном варианте для полетов на дальние расстояния могут быть установлены два подвесных топливных бака. В этом случае полный запас топлива увеличивается до 1100 литров.

За долгие годы эксплуатации вертолета Ми-1 не было ни одного отказа хвостового винта. И все же на Ми-2 мы перешли к более современной конструкции, отказавшись от использования древесины для пера лопастей. По новой схеме две цельнометаллические лопасти соединены между собой втулкой винта с одним общим для них горизонтальным шарниром. Из конструкции винта исключены упорные подшипники. Значительные нагрузки от центробежных сил лопастей воспринимаются ленточными стальными торсионами, имеющими малую жесткость скручивания при изменении шага хвостового винта. Применение двух лопастей и простой торсионной втулки позволило снизить вес и одновременно увеличить ресурс винта.

В транспортном варианте Ми-2 оборудуется замком для внешней подвески, рассчитанным на груз в 1200 килограммов. Вертолет может быть оснащен также электрической лебедкой со стрелой для подъема на борт с режима висения людей или грузов. Грузоподъемность лебедки 120 килограммов. В санитарном варианте внутри фюзеляжа размещаются четверо больных на носилках в сопровождении медработника.

Сельскохозяйственное оборудование вертолета предназначено для разбрасывания обычных или гранулированных удобрений, химикатов, распыливания порошков и разбрызгивания жидкостей. Оба подвесных бака емкостью по 600 литров каждый используются как для сыпучих, так и для жидких химикатов.

В 1964–1965 годах на опытных образцах Ми-2 была проведена подкормка озимых посевов в колхозе «Борец» Московской области. Прибавка зерна составила четыре центнера с гектара. Она была выше, чем полученная хозяйством с полей, обработанных самолетами. Объясняется это тем, что с вертолета удобрения вносились в лучшие агротехнические сроки.

Нечерноземная полоса России, насчитывающая свыше 30 миллионов гектаров пахотной земли, никогда не страдает от засухи и дает устойчивые урожаи. Если подкармливать озимые ранней весной, когда с полей не сошли талые воды, то с каждого гектара удастся дополнительно снять не менее четырех-пяти центнеров хлеба. Но именно в этот период из-за раскисания полевых аэродромов самолеты простаивают. Иное дело вертолет, хотя эксплуатация его и обходится несколько дороже. Многое зависит тут от того, как им распорядиться.

Рассеивание удобрений с вертолета надо вести на крейсерских скоростях — это повысит его производительность. Так как висение и полет на малых скоростях не используются, можно значительно увеличить полетный вес машины. Она будет взлетать вертикально, на воздушной подушке. Тогда допустимая загрузка сельскохозяйственного вертолета возрастет в полтора раза. Это существенно меняет экономику.

Вертолеты не прекращали полетов при боковом ветре, низкой облачности и даже в дождь. Минеральные удобрения распределялись очень равномерно. Легко обрабатывались небольшие участки, междулесья и поля с пересеченным рельефом. Значительно снизились расходы на перевозку минеральных удобрений, так как вертолеты загружались прямо у складов.

Таким образом, вертолет может быть загружен почти круглый год.

Вертолет можно использовать и для перевозки свежего молока с пастбища на колхозные рынки городов. При перевозке на 50 километров расходы не превысят полутора копеек на литр.

Думаю, что крупные совхозы и колхозы со временем будут приобретать вертолеты и обслуживать их своими летчиками и механиками.

В создании Ми-2 большую роль сыграл заместитель главного конструктора В. А. Кузнецов. Прошли всесторонние испытания новой машины. Они проводились летчиком-испытателем нашего конструкторского бюро мировым рекордсменом Г. Алферовым и заслуженным пилотом СССР, Героем Социалистического Труда Б. Акоповым, работающим в Государственном научно-исследовательском институте гражданской авиации».

На заседании государственной комиссии 20 сентября 1963 года было решено рекомендовать вертолет к запуску в серийное производство. Советское правительство передало лицензию на производство в Польскую Народную Республику безвозмездно в качестве технической взаимопомощи стране — члену СЭВ. Производство подготавливается на заводе «Свидник», и уже в конце 1965 года Польша начинает поставку в СССР серийных машин. Серийное производство шло в тесном контакте с ОКБ М. Л. Миля. За помощь, оказанную молодому польскому вертолетостроению, группа советских специалистов была награждена правительством ПНР орденами и медалями. Командорский крест Возрождения Польши был вручен М. Л. Милю и Н. С. Отделенцеву. Польские награды получили и другие сотрудники ОКБ.

Ми-2 стал первым отечественным вертолетом, созданным специально для народно-хозяйственных целей, благодаря чему эффективность его использования на всех видах работ получилась более высокой. Вертолет выпускался в сельскохозяйственном и медицинском вариантах, были созданы также поисково-спасательный и полярный варианты с радиотехническим и навигационным оборудованием, обеспечивающим эксплуатацию вертолета в северных широтах.

На вертолете Ми-2 были установлены мировые рекорды скорости: в мае 1963 года на дальность 100 км — 254 км/ч и в июне 1965 года 269 км/ч (рекорд, установленный женским экипажем). И в настоящее время эффективная экономичная машина с высокими летно-техническими характеристиками позволяет сборной России побеждать на самых престижных мировых соревнованиях по вертолетному спорту.

Всего в Польше было произведено 5400 вертолетов Ми-2 в более чем 20 модификациях, которые поступали в вооруженные силы и гражданскую авиацию России, Германии, Ирака, Египта, Украины и других стран.